Sammenligning av avløpsvannbehandling i fiskeoppdrettsanlegg og kommunal sektor

Abstract

Studier gjort på utslipp fra oppdrettsnæringen viser at det er store ressurser som kan gjenvinnes. Norske matfiskanleggs utslipp i 2019 var på 224 000 tonn karbon, 66 000 tonn nitrogen og 14 000 tonn fosfor, dette er en industri som kontinuerlig vokser. Rapporterte tall og beregninger viser at matfiskanleggene slipper ut ca. 10 ganger mer fosfor og 4 ganger mer nitrogen enn kommunal sektor. Dagens situasjon angående utslipp fra settefiskanlegg er uoversiktlig. Kommunal sektor har et mer etablerte system for krav til utslipp enn fiskeoppdrettsnæringen. Med erfaring og kunnskap om påvirkningen på miljø og resipient fra kommunale utslipp, har krav til avløpsbehandling blitt vedtatt gjennom forurensningsforskriften. Renseprosesser er utviklet for å redusere komponenter i avløpsvannet som har negativ påvirkning på resipient. Det oppsamlede slammet kan videre behandles for utnyttelse av energi og næringsstoffer. Dette la grunnlaget for forskningsspørsmålet: «Hva er forskjellene i avløpsvannbehandlingen for akvakultur og kommunal sektor, og hvorfor er det slik?» Grunnet COVID-19 ble dette en litteraturstudie, og verdiene for konsentrasjoner og vannmengder er hentet fra forsøk gjort tidligere. Under litteratursøket ble det oppdaget at det er mangel på publiserte tall for utløpskonsentrasjoner og brukte vannmengder til fiskeoppdrettsproduksjon. Dette kan være begrunnet med at kravene for landbasert oppdrett er relativt nye, samt at de varierer fra anlegg til anlegg. Standard for dokumentasjon og rutiner for prøvetaking er mangelfull, noe som påvirker datagrunnlaget. Avløpsvannet fra oppdrett har lavere konsentrasjoner av suspendert stoff, BOF, og totale verdier for: karbon, nitrogen, og fosfor, enn konsentrasjoner i ubehandlet kloakk. Konsentrasjonene for suspendert stoff i kloakk ligger vanligvis mellom 70-233 g SS /m3 avhengig av nedbør og ledningsnett. Dette er en 11-37 ganger høyere konsentrasjon enn i avløpsvann fra settefiskanlegg. Selv om konsentrasjonene er lavere, vil økt produksjon av fisk øke slammengdene. Lave konsentrasjoner er krevende å detektere, og daglig variasjon i konsentrasjon gir utslag på standardavviket. Et settefiskanlegg med årlig produksjon av 1 million smolt i RAS (resirkulerende akvakultur system) vil forbruke ca. like mye vann som 1 100 personer, mens med gjennomstrømningsanlegg tilsvarer dette vannforbruket til ca. 96 800 personer. Til sammenligning var settefiskproduksjonen i 2019 på ca. 400 millioner, og det er opp mot 70 RAS-anlegg i Norge av totalt ca. 200 smoltanlegg. Målt i suspendert stoff vil settefiskproduksjon på 1 million produserer like mye slam som 1000-2000pe (personekvivalenter), og produksjonen på 340 millioner fører til 500 000- 1 000 000pe, avhengig av SS-konsentrasjon og rensemetoder. Kommunalt avløpsvann blir påvirket av flere faktorer enn vannet fra fiskeoppdrett. Kloakken inneholder forskjellige substanser etter menneskelig bruk og overflateavrenning, renseteknikkene er tilpasset deretter. Grunnet flere komponenter i kommunalt avløpsvann er det behov for bruk av forskjellige renseteknikker, sammenlignet med et typisk renseanlegg for avløpsvann fra fiskeoppdrett. Innen akvakultur er mekanisk rensing ved bruk av filter mye brukt for reduksjon av partikulære stoffer. I RAS brukes også biologiske renseprosesser for reduksjon av nitrogenforbindelser, samt andre renseteknikker for behandling av det resirkulerte vannet. Slam fra settefiskanlegg har generelt høyere verdier av fosfor og nitrogen, og lavere verdier av tungmetaller enn slam fra kommunale anlegg. Slammet fra settefiskanlegg har et innhold av nitrogen på ca. 4-7 % av TS, og for fosfor ca. 2-3 % av TS. Kommunalt avløpsvann (gjennomsnittsverdi fra flere avløpsvannrenseanlegg) viser at innholdet av nitrogen er ca. 2,36% av TS, og innhold av fosfor ca. 1,9% av TS. De store kloakkrenseanleggene i Norge er designet for å rense avløpsvann og behandle det utskilte slammet. Fiskeoppdrettsanlegg er laget for produksjonen av fisk, og renseanlegg blir da en tilleggsfaktor. Renseanlegget er sjeldent økonomisk gunstig for fiskeoppdrettsanlegget. Slammet fra oppdrettsanlegg sendes til andre fasiliteter for behandling etter avvanning, mot en avgift. Befolkningen i Norge betaler vann- og avløpsavgift, som skal hjelpe å dekke kommunal vannbehandling.

Studies of emissions from the aquaculture industry show that there is a large amount of nutrients that can be reprocessed. The Norwegian sea-based farming industry had a discharge of approx. 224 000 tons of carbon, 66 000 tons of nitrogen, and 14 000 tons of phosphorus in 2019. This discharge is about 10 times the phosphorus amount and 4 times the nitrogen amount compared to the Municipal discharges. Fish-farming is an industry in growth. The current situation regarding discharges from smolt-plants is unclear. The Municipal sector has a more established system for handling wastewater compared to aquaculture facilities. With experience and knowledge about impact on the environment and recipient, demands regarding wastewater treatment has been developed. The techniques for wastewater treatment are developed to reduce negative impact on the recipient. This laid the foundation for the following research question: “What are the differences in the treatment processes for aquaculture wastewater and municipal wastewater, and how can they be explained?” Due to COVID-19, the thesis resulted in a literature study. The values for concentrations and water volumes have been collected from previous reports. During the search for literature, it was discovered a lack of information regarding published numbers. Requirements for land-based fish farming are relatively new and vary from farm to farm, this can explain the lack of missing published data. A standard for documentation and sampling routines is inadequate, which also affects the database. The wastewater from fish-farms has a lower concentration of suspended solids, BOD, and total values for: carbon, nitrogen, and phosphorus, than untreated sewage. Normal concentrations for suspended solids in untreated sewage is between 70-233 g SS/m^3 depending on precipitation and sewer system. These values are 11-37 times higher than wastewater from smolt farms. Even though the concentrations are lower, increased production will lead to higher amounts of sludge. Low concentrations are difficult to detect, and the daily variation in test results affects the standard deviation. A smolt farm with annual production of 1 million smolts in RAS (recycling aquaculture system) will consume about the same amount of water as 1 100 people, while using a flow through system it would consume about as much water as 96 800 people. In comparison, the amount of smolts sold in 2019 was nearly 400 million, and there is around 70 RAS I Norway and total of smolt farms around 200. Measured in suspended matter, a production of 1 million smolt will produce as much sludge as 1 000- 2 000pe (person equivalents), and a production of 340 million smolts produce as much sludge as 500 000- 1 000 000pe. The amount of sludge produced will depend on the concentration of SS in the wastewater and which treatment process is used. There is a higher number of factors affecting the municipal wastewater compared to wastewater from fish farming. The municipal wastewater contains different substances after human usage and surface runoff, and the wastewater treatment is adapted accordingly. Due to several components in the untreated sewage, there is a need for multiple treatment techniques, compared to wastewater from fish farming. Mechanical wastewater treatment is commonly used to reduce particulate matter in the aquaculture wastewater. RAS also uses biological treatment processes to reduce nitrogen compounds, as well as other purification techniques for treating the recycling water. Sludge from smolt farms has higher concentrations of phosphorus and nitrogen, and lower values of heavy metals, compared to sludge from municipal facilities. The sludge from smolt farms has a nitrogen content of approx. 4-7% of dry matter, and phosphorus content of approx. 2-3% of dry matter. Municipal wastewater has a nitrogen content of approx. 2,36% of dry matter, and phosphorus content of approx.1,9% of dry matter, this is average value from several wastewater treatment plants. The larger wastewater treatment plants in Norway are designed for purifying wastewater and treating the produced sludge. Aquaculture facilities are designed for fish production, and a treatment plant would be an additional factor. A treatment plant is rarely financially beneficial for the fish farmer. The sludge from fish farms is sent to other facilities for sludge treatment after dewatering, for a fee. The population in Norway pays for water and sewage, which helps to cover municipal water treatment.